马达 【技术领域】
本发明涉及马达，具体来说，涉及一种具有双层电路板的马达。
该马达用于办公自动化相关设备(如激光束打印机(以下简称为“LBP”)和复印机)，以及计算机相关设备。
背景技术
下面将参照图8对通常用于LBP和复印机的DC马达进行描述。为易于理解，在以下描述中，将图中的上侧(即，马达轴方向上的转子侧)视为上侧，而将图中的下侧视为下侧。
[结构]
图8是示出通常在LBP、复印机等中使用的马达11的结构的剖视图。马达11具有：静止部件22，通过该静止部件22将马达固定至一产品，如LBP或复印机；固定至静止部件22的轴承7；以及旋转部件3，由轴承7相对于静止部件22可旋转地支承。
以下对静止部件22和旋转部件3进行详细描述。
(静止部件22)
静止部件22具有：机座(bracket)5，用于将马达11固定至产品；圆筒形套筒30，其下部穿入形成在机座5中的通孔并固定至此；电路板9，固定至套筒30的下侧；以及定子10，固定至位于套筒30的上侧的周缘表面。
机座5是板状部件，所述通孔形成在其中。带有一螺钉插入孔的配合件(fitting piece)12在机座5的四个角部处被折弯地形成得低一段，从而将马达11固定至产品。连接件13在机座5的一端部处被折弯地形成得高一段，以将电路板9固定地保持并电接地。
套筒30是一大体圆筒形的部件，在其中央处具有一通孔，而在其下侧的周缘上具有一凸缘支承部25。支承部25的位于上侧的支承面支承电路板9，而支承部25地位于下侧的支承面由机座5所支承。
电路板9经由连接件13以保持电连通性的方式连接到机座5。电路板9具有一用于在不与转子19相对的区域中将电路安装到其上的电路元件安装部26。用于可旋转地驱动转子19的电路元件，即，用于控制向定子线圈的通电的控制电路元件14安装在电路元件安装部26的一个面上。
(旋转部件3)
旋转部件3具有一经由轴承7被可旋转地支承到静止部件22的轴20，并且杯状转子19固定至轴20的一端。
轴20具有沿轴向延伸的圆筒形形状，其经由轴承7而被可旋转地支承在套筒30的通孔的内侧。转子19固定至轴20的上端，以使轴20穿入其中。
转子19是一杯状部件，其具有从轴20沿径向延伸的盘状底部和从所述底部沿轴向延伸的圆筒形侧部。圆筒形磁体18被固定地装配到所述侧部的内周缘上，并与装配到套筒6上的定子10相对，在圆筒形磁体18与定子10之间存在一小间距。
[操作]
当将在定子10的周围激励出磁场的驱动电流施加给定子10的三相线圈时，由定子10与磁体18之间的相互作用产生吸力和斥力，由此在转子19中产生旋转力。该旋转力经由固定至转子19的轴20传送到产品的内部。
(电路板)
电路板9具有用于在不与转子19相对的区域处将电路安装到其上的电路元件安装部26。换句话说，当从上侧沿轴向观察所述马达时，电路元件安装部26具有与马达11的面积相比更大的面积。为此，在诸如LBP或复印机的产品配备有马达11的情况下，有必要保证与电路板9上的电路元件安装部26相对应的足够空间。
然而，在一些产品中，可能难以保证电路板9上的这种足够空间。在这种情况下，希望减小对应于电路元件安装部26的空间。
为实现该希望，一种可能方案为采用双层结构，其中将对马达执行全部控制的电路分为两部分，并将这两部分分配到两个板中，然后将这两个板布置在沿轴向具有一间距的两层中。在通常的双层结构中，两个电路板沿轴向的间距是通过利用置于所述电路板的边缘附近的圆筒形垫圈(spacer)来保持的。在所述两个电路板的布置有板垫圈的位置处形成有多个螺钉孔。由此，该两个电路板由螺钉固定至马达的静止部件，在它们之间夹着所述板垫圈。
该双层电路板结构要求所述垫圈保证第一电路板与第二电路板之间的间距。这导致了增加部件数和对应成本的问题。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种马达，其具有由于简化了制造过程而降低成本和提高马达的生产率的优点。
为实现所述目的，在本发明的马达中，将用于控制马达的两层或更多层电路板安装在马达壳内。与本发明相关的马达具有两个或更多个电路板，每个电路板都具有一插入孔。并且所述马达还具有：圆筒形套筒；彼此分立平行布置的两层或更多层的板接合虚面，所述两个或更多个电路板置于该两层或更多层的板接合虚面上；以及板接合部，与形成在所述套筒的周缘处的每个电路板相对应。每个电路板通过插入孔来穿过所述套筒，并被固定至所述板接合部。
由于多个电路板之间存在间距，所以不需要使用诸如垫圈的额外部件。即，根据本发明，具体地根据马达内的双电路板，所述双层板的结构是仅通过采用将所述板经由该板的插入孔插入到所述套筒中的插入过程来实现的。因此，由于简化了制造过程而可以降低马达的成本并提高马达的生产率。
通过结合附图阅读以下详细说明，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得更清楚。
【附图说明】
图1是根据本发明实施例的马达1的剖视图。
图2是沿轴向从上侧观察的本发明的套筒6的俯视图。
图3是本发明的套筒6的剖视图。
图4是沿轴向从上侧观察的第一板31的俯视图。
图5是沿轴向从上侧观察的第二板32的俯视图。
图6是沿轴向从上侧观察的本发明的套筒6’的俯视图。
图7是本发明的套筒6’的剖视图。
图8是常规马达11的剖视图。
【具体实施方式】
下面参照图1到图7对根据本发明实施例的马达进行描述。
[结构]
图1是示出根据本发明实施例的马达1的结构的剖视图，该马达1用于LBP、复印机等。马达1具有：固定至诸如LBP和PPC的产品的静止部件2；固定至静止部件2的轴承7；以及旋转部件3，经由轴承7被相对于静止部件2可旋转地支承。马达1的特征在于静止部件2包括采用两层(两个单元)形式的电路板。与图8中的常规马达11相对应的部分和部件由相同标号来指示，并略去其描述。
以下对作为本发明特征部分的静止部件2进行描述。
(静止部件2)
静止部件2具有：机座5，用于将马达1固定至诸如LBP和复印机的产品；圆筒形套筒6，其下部穿入形成在机座5处的通孔中并固定至此；第一电路板31，固定至套筒6的下侧；第二电路板32，固定至套筒6的上侧，与第一电路板31隔开；以及定子10，固定至套筒6的上侧。
(机座5)
机座5是板状部件，其上形成有一通孔。带有一螺钉插入孔的配合件12在机座5的四个角部处被折弯地形成得低一段，由此将马达1固定至产品。
(套筒6)
套筒6是一大体圆筒形的部件，在其中央处具有一通孔。套筒6具有：套筒主体60，包括圆筒部61和定子支承部62；第一板支承部35；以及第二板支承部37。套筒6是通过压铸法(die-cast)等整体地形成的。套筒6的下端穿入并固定至形成在机座5的通孔中，并由机座5支承在下端面65上，下端面65是在下端部沿径向延伸的环形放射面。
圆筒部61在其中央处具有一通孔，并且用于可旋转地支承旋转部件3的轴20的一对轴承7被分别固定至所述通孔的内周缘的下侧和上侧。
定子支承部62具有一大体矩形的定子支承面63，并与一沿轴向从定子支承面63延伸到下端面65的大体柱状的部分相对应，定子支承面63沿径向从圆筒部61的外周缘的一部分延伸。定子支承部62的外周缘被加工成对应于与圆筒部61同轴的圆圆筒面。定子支承面63形成在沿轴向向下侧与套筒6的顶端相距定子10的厚度的位置处。将定子支承部62布置在圆筒部61的外周缘上等间隔的三个位置处。因此，将套筒主体60形成为使圆筒部61的外周缘上的所述三个位置沿径向伸出。
此外，在定子支承部62上沿轴向从定子支承面63向下侧形成有一螺钉孔，并且由螺钉将定子10固定至定子支承部62。
第一板支承部35具有第一板支承区36，该第一板支承区36在第一板支承部35的上端沿外径方向呈扇形从圆筒部61的外周缘的一部分延伸，并且第一板支承部35具有沿轴向从第一板支承区36延伸到下端面65的大体柱状部分的形状。第一板支承部35的外周缘被加工成对应于与圆筒部61同轴的圆筒面，并具有与定子支承部62相同的半径。将第一板支承部35布置在圆筒部61的外周缘上等间隔的三个位置处。
此外，在第一板支承部35上沿轴向从第一板支承区36向下侧形成有一螺钉孔，并且由螺钉40将第一板31固定至第一板支承部35。即，第一板支承部35通过利用第一板支承区36将第一板31支承至轴向上的上侧，并通过利用螺钉40来固定第一板31。
第二板支承部37具有第二板支承区38，该第二板支承区38在第二板支承部37的上端沿径向呈扇形从圆筒部61的外周缘延伸，并且第二板支承部37具有沿轴向从第二板支承区38延伸到下端面65的大体柱状部分的形状。第二板支承部37的外周缘被加工成对应于与圆筒部61同轴的圆筒面，并具有与定子支承部62相同的半径。将第二板支承部37布置在圆筒部61的外周缘上等间隔的三个位置处。即，当从下侧沿轴向观察套筒6时，定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37沿顺时针方向布置了三次。
此外，在第二板支承部37上沿轴向从第二板支承区38向下侧形成有一螺钉孔，并且由螺钉41将第二板32固定至第二板支承部37。即，第二板支承部37通过利用第二板支承区38将第二板32支承到轴向上的上侧，并通过利用螺钉41来固定第二板32。
接下来，对第一板支承区36与第二板支承区38之间的轴向上的位置关系进行描述。第一板支承区36与第二板支承区38之间设有轴向上的间距。例如，第二板支承区38被设置成使得接合到第二板支承区38的第二板32的前端面与旋转部件3的转子19或磁体1 8隔开。此外，第一板支承区36被设置成使得从第二板支承区38向下侧留有一间距。这里，所述间距是指根据例如布置在第一板31的上端面上或第二板32的下端面上的电路元件的轴向厚度来设置的间距。更具体来说，它指的是使布置在第一板31的上端面上和第二板32的下端面上的电路元件在轴向上不相互接触的间距。
图2是从上侧沿轴向观察的套筒6的俯视图。如上所述，将包括定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37的一组沿顺时针方向布置了三次。此外，将定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上。例如，将定子支承部62每隔120度设置在圆筒部61的外周缘上。这也适用于第一板支承部35和第二板支承部37。
图3是从图2中的X方向观察的套筒6的剖视图。从Y方向观察的套筒6的剖视图示于图1中。定子支承部62的定子支承面63在轴向上通过台阶面(step plane)66与第一板支承部35的第一板支承区36邻近，并在轴向上通过台阶面67与第二板支承部37的第二板支承区38邻近。台阶面67的轴向长度使得可以保证定子10与第二板32之间的轴向间距。另外，第二板支承部37的第二板支承区38在轴向上通过台阶面68与第一板支承部35的第一板支承区36邻近。台阶面68的轴向长度使得可以保证第二板32与第一板31之间的轴向间距。
分别形成在定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37内的螺钉孔按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上。即，定子支承部62的螺钉孔、第一板支承部35的螺钉孔以及第二板支承部37的螺钉孔各按40度间隔布置在圆筒部61的外周缘上。
(第一板31)
图4是从上侧沿轴向观察的第一板31的俯视图。第一板31是大体矩形的部件，其三个角部被切除，并具有大约在其中央处的第一插入孔70。第一插入孔70被形成为使得套筒主体60和第二板支承部37从其中穿过。另外，在第一插入孔70的边界上形成有第一板被支承部45，该第一板被支承部45向第一插入孔70的内侧突出。第一板被支承部45被设置得沿轴向与第一板支承区36相对。换句话说，正如将第一板支承部35按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上，也在等间隔的三个位置处将第一板被支承部45布置在第一插入孔70的边界上。另外，在第一板被支承部45的与形成在第一板支承部35内的螺钉孔相对应的位置处形成有凹口(notch)。
下面将对第一插入孔70的形状进行更详细的描述。第一插入孔70被形成为大体对应于套筒6的第一板支承区36与第二板支承区38之间的径向截面的边缘形式。即，第一插入孔70被形成为具有比定子支承部62或第二板支承部37的外周缘更大的半径。此外，第一插入孔70的边界上形成有沿径向向内突出的第一板被支承部45，所突出的长度不超过第一板支承部35的外周缘的半径与圆筒部61的外周缘的半径之差。
(第二板32)
图5是从上侧沿轴向观察的第二板32的俯视图。第二板32是大体矩形的部件，其三个角部被切除，并具有大约在其中央处的第二插入孔71。第二插入孔71被形成为使得套筒主体60从其中穿过。另外，在第二插入孔71的边界上形成有第二板被支承部46，使得第二板被支承部46向第二插入孔71的内侧突出。第二板被支承部46被设置得在轴向上与第二板支承区38相对。换句话说，正如将第二板支承部37按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上一样，也在等间隔的三个位置处将第二板被支承部46布置在第二插入孔71的边界上。另外，在第二板被支承部46的与形成在第二板支承部37内的螺钉孔相对应的位置处形成有凹口。
下面将对第二插入孔71的形状进行更详细的描述。第二插入孔71被形成为大体对应于套筒6的第二板支承区38与定子支承面63之间的径向截面的边缘形式。即，第二插入孔71被形成为具有比定子支承部62的外周缘更大的半径。另外，在第二插入孔71的边界上形成有沿径向向内突出的第二板被支承部46，所突出的长度不超过第二板支承部37的外周缘的半径与圆筒部61的外周缘的半径之差。
(电连接)
马达1的操作基本上与参照图8所描述的马达11的操作相同。但是，在马达1中，电路板由第一板31和第二板32这两个板组成，并且这两个板由连接部75(参见图1)相互电连接。电路板的供电和接地由第一板31来执行。
(制造方法)
具有上述结构的马达是根据以下方法来制造的。
首先，将机座5沿轴向从下侧接合到套筒6。使形成在机座5中的通孔接触到套筒6的下端面65，以使套筒6穿过固定用的所述通孔。
接下来，将第一板31沿轴向从上侧接合到套筒6。此时，将第一板31接合得使第一板被支承部45与第一板支承区36相对，同时使套筒主体60和第二板支承部37穿过第一插入孔70。此时，由于第一插入孔70和第一板被支承部45由套筒6的台阶面66和台阶面68引导并从其中穿过，所以易于在正确位置进行接合。而且，将螺钉40插入形成在第一板被支承部45的三个凹口中，以将第一板31固定至套筒6。
还将第二板32沿轴向从上侧接合到套筒6。在将第一板31接合到套筒6之后，将第二板32接合得使第二板被支承部46与第二板支承区38相对，同时使套筒主体60穿过第二插入孔71。此时，由于第二插入孔71和第二板被支承部46由套筒6的台阶面66和台阶面67引导并从其中穿过，所以易于在正确位置进行接合。而且，将螺钉41插入形成在第二板被支承部46的三个凹口中，以将第二板32固定至套筒6。随后，焊接连接部75，以将第一板31电连接到第二板32。
类似地，将定子10沿轴向从上侧接合到套筒6。在定子支承部62中沿轴向从定子支承面63向下侧形成有一螺钉孔，并将具有线圈的定子拧紧至定子支承面63。
接下来，将一个轴承7沿轴向从下侧装配到轴20上并进行固定，然后将轴20插入套筒6中并固定至圆筒部61。
将另一轴承7沿轴向从上侧装配到设置在套筒6中的轴20上并进行固定，然后安装并固定转子19，转子19中固定地装配有磁体18。将固定地装配到转子19中的磁体18接合得按一小间距与固定地装配到套筒6上的定子10相对。
通过如上所述地装配所述马达，可将所述两个电路板容易且准确地与套筒6接合起来，此外可简化装配过程。
[变型例]
本发明不限于上述实施例，而是可在不脱离本发明范围的前提下进行改变或修改。
<1>
本发明不受旋转部件3的形状限制。即，本发明可适用于所述实施例中描述的外转子型的马达1，也可适用于对形状进行常识性修改的内转子型的马达。
例如，在内转子型的马达中，第一支承部和第二支承部可按台阶形式形成在圆筒部的外周缘或内周缘上，其中定子固定至所述圆筒部的内周面上。
<2>
本发明不受电路板的数量限制。即，通过对形状进行常识性的修改，本发明可适用于具有两个或更多个电路板的马达。
例如，对于套筒6，圆筒部61的外周缘可配备第三板支承部或更多的板支承部。
在马达具有m个电路板的情况下，将形成在第m个板内的第m插入孔形成得使套筒主体60从其中穿过，并且将形成在第n个板内的第n插入孔形成得使第n+1板支承部到第m板支承部和套筒主体60从其中穿过。
<3>
定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37并不一定要按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上。另外，形成在这些部分中的螺钉孔并不一定要按等间隔布置在圆筒部61的外周缘上。
另外，本发明的效果并不受定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37的数量的限制。
例如，定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37中的每一个都可设置一个或更多。优选地，若这些部分中的每一个都设置三个或更多，则可稳定地支承电路板。
而且，定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37并不一定要接连布置在圆筒部61的外周缘上。
例如，定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37可间隔开布置在周向上。
<4>
本发明不受套筒主体60的形状限制。即，套筒主体60并不一定要包括定子支承部62。
例如，定子10可直接固定至圆筒部61。
<5>
不一定要利用螺钉来将第一板3 1和第二板32固定至第一板支承部35和第二板支承部37。
例如，可通过将第一板支承区36粘合到第一板被支承部45或利用诸如压紧销(pressing pin)的销来进行所述固定。
<6>
第一板31或第二板32中形成的插入孔的形状并不限于所述实施例中所描述的形状。
例如，第二插入孔71可形成在与定子支承部62相对应的位置处，也可形成在与第一板支承部35相对应的位置处。
另外，形成在第一板被支承部45和第二板被支承部46处的拧紧用的凹口可采用其他形状。例如，可设置用于拧紧用的通孔。
<7>
根据本发明，马达1的用途不限于LBP和复印机。换句话说，马达1可具有除用于LBP和复印机以外的用途。
<8>
套筒6的形状不限于所述实施例中所描述的形状。
例如，可将第一板支承区36和第二板支承区38形成为沿轴向从上侧观察时相互部分地交叠。
另外，可将第一板支承区36和第二板支承区38设置得在轴向上相互完全交叠。更具体来说，图6和图7中示出了套筒6’的形状，套筒支承面63’、第一板支承区36’和第二板支承区38’可以沿轴向对准。
由于所述套筒的这种形状使第一板31和第二板32具有相同形状的板支承部和插入孔，所以可简化电路板的制造过程。
在装配电路板的过程中，沿轴向从套筒6的上侧将第一板31插入第一板支承部35中，使得第一板被支承部45与第一板支承区36相对，同时使得套筒主体60和第二板支承部37穿过第一插入孔70。类似地，还将第二板32插入第二板支承部37中，使得第二板被支承部46与第二板支承区38相对，同时使得套筒主体60穿过第二插入孔71。
另外，可将第一板支承区36和第二板支承区38形成得沿轴向从上侧观察时没有交叠。
可将使第一板支承区36和第二板支承区38连续的台阶面68形成得沿轴向延伸一斜面，并且可将第一板支承区36和第二板支承区38形成得沿轴向从上侧观察时没有交叠。
在此情况下，由于在轴向上具有空余空间，所以便于利用螺钉或销来固定电路板。
<9>
套筒6的形成方法并不限于所述实施例中所描述的方法。
例如，可通过利用圆筒部61和由定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37组成的独立部件并将该独立部件固定至圆筒部61，来形成套筒6。此时，由定子支承部62、第一板支承部35以及第二板支承部37组成的独立部件是由导电材料形成的，并可通过利用诸如压铸法、压制法(press)、锻造法以及机械加工的方法，或通过浇铸树脂材料来形成。
[效果]
本发明的马达具有以下效果。
<1>
由于在本发明的马达1中的第一板31与第二板32之间存在间距，所以不需要使用特殊部件，如垫圈。即，根据本发明，仅通过对所述板和套筒6的插入孔施加必要处理来实现双层板的结构。因此，可降低马达1的成本。
<2>
由于在本发明的马达1中将第一板31和第二板32与三个或更多第一板支承部35和第二板支承部37固定在一起，所以可稳固地支承这些板。
<3>
在本发明的马达1中，可在第一板31和第二板32的重心处支承这些板，因此，可相对于套筒6稳固地支承这些板。另外，由于这些板由按等间隔布置的多个第一板支承部35和第二板支承部37来支承，所以可相对于套筒6更加稳固地支承这些板。
<4>
在本发明的马达1中，为获得用于支承第一板31和第二板32的结构，对每个板的插入孔的周边进行了加工。因此，可容易地加工所述板，例如，可同时加工第一插入孔70和第一板被支承部45。
另外，将形成在第一板31和第二板32内的插入孔每个都形成为一个孔。由此，可容易地加工所述板。
<5>
在本发明的马达1中，可通过利用螺钉40和螺钉41来在轴向上固定第一板31和第二板32。
<6>
在本发明的马达1中，可通过利用压紧销来在轴向上固定第一板31和第二板32。
<7>
第一插入孔70和第二插入孔71是按对应于第一板支承区36和第二板支承区38的上侧分别与套筒6之间的径向截面的形状来形成的。因此，当安装第一板31和第二板32时，可容易地对准这些板，并且，具体来说，可容易地在周向上对这些板进行定向。另外，可以防止混淆第一板31和第二板32。由此，根据本发明，可以提供易装配的马达。
本申请基于2003年12月1 8日提交给日本专利局的日本专利申请No.2003-420564，通过引用将其内容并入于此。
尽管已参照附图通过示例对本发明进行了详细描述，但是应当明白，各种变化和修改对本领域的技术人员是清楚的。因此，除非这些变化和修改脱离所附权利要求限定的本发明的范围，否则它们应被视为包括在本发明的范围内。